无人机遂行编队飞行中的纯方位无源定位

研究了被动接收信号无人机的纯方位无源定位问题,利用极坐标系和正弦定理建立了无人机遂行编队飞行中的定位模型,得出使所有无人机保持编队的调整方案。对于其他队形编队,设计了类似的无人机位置调整方案。

基于双站交叉无人机纯方位无源定位问题研究

发展无人飞行系统技术对推动我国相关领域关键核心技术研究水平,维护国家权益和捍卫国家安全具有重要意义,无人机定位功能是无人机自主导航的前提。针对无人机遂行编队飞行纯方位无源定位问题,利用三角定位法求解无人机坐标,运用基于“三点定圆”双站交叉定位法建立无人机无源定位模型。运用动态规划算法结合贪婪算法给出无人机调度策略,并以圆形和相邻间距相等的锥形编队为例给出具体调度方案。

无人机遂行编队飞行中的纯方位无源定位

无人机集群在遂行编队飞行时,为避免外界干扰,应尽可能保持电磁静默,少向外发射电磁波信号。为保持编队队形,拟采用纯方位无源定位的方法调整无人机的位置。基于此,建模旨在研究无人机遂行编队飞行中的纯方位无源定位问题。本文针对静止辐射源与移动辐射源分别提出到达时间差/到达角度定位(TDOA/AOA)和到达时间差/到达频率(TDOA/FDOA)联合定位方法,在此基础上推导了无源定位算法的静止/移动辐射源状态矢量的克拉美罗下界,为分析无源定位精度提供一个定量标准,建立了被动接收信号无人机的定位模型。接着,建立一种结合非线性滤波算法改善定位性能的模型,最终计算可得还需要3架无人机发射信号,才能实现无人机的有效定位。最后,本文对算法有效性进行了验证。

无人机遂行编队飞行中的纯方位无源定位方案研究

以2022年“高教社杯”全国大学生数学建模竞赛B题为背景,建立无人机定位模型.首先,针对发射信号无人机位置无偏差且编号已知的情况,给出了基于极坐标方程和正弦定理的两种不同定位模型;对于发射信号无人机位置无偏差的情况,证明了除了指定两架编号特定的无人机外,只需要一架编号未知的无人机发射信号就可以实现接收信号无人机的有效定位;然后,针对发射信号和接收信号的无人机位置均略有偏差的圆形编队的调整问题,提出了基于理想圆的标准角度调整模型,对于位置偏离的圆形编队上各个无人机进行定位和调整;最后,提出了基于理想等边三角形的调整模型,用于解决锥形编队问题.本文提出的纯方位无源定位模型适用于不同情况下无人机集群协同编队控制问题.

基于贪心算法的无人机纯方位无源定位

以全国大学生数学建模竞赛(CUMCM)赛题为背景,采用纯方位无源定位模型,确定无人机的位置。利用实时定位跟踪模型,结合贪心算法思想,对被动接收信号的无人机进行实时定位、追踪及位置的调整;同时通过MATLAB软件进行仿真实验,验证算法的有效性。

基于多目标优化模型的无人机纯方位无源定位问题研究

本文主要研究了无人机遂行编队飞行中的纯方位无源定位问题。根据多目标优化模型,利用三角测位算法、贪婪算法、动态规划模型等,对被动接收信号无人机的定位位置信息进行估计,实现了对无人机遂行编队飞行位置的调整。针对问题一的(1)问,考虑无人机对自身的高度的感知,仅在二维空间考虑问题,建立极坐标系。根据被动接收信号的无人机与发射信号无人机之间的角度关系分成四种情况进行分类讨论,运用正弦定理、三角形的性质等几何知识找到无人机间的角度与距离的关系,求解出不同无人机对应的距离与角度,从而建立被动接收信号无人机的定位模型。针对问题一的(2)问,考虑发射信号无人机编号未知,无法直接用三角定位法求解,所以假设还需要两架无人机发射信号,将四架发射信号无人机根据双站交叉定位算法进行排列组合,利用三角测量定位法及正弦定理、三角形的性质等几何知识联立方程组,求解方程组得到唯一坐标解,从而证明假设成立,即除FY00和FY01之外,还有两架无人机发射信号。针对问题一的(3)问,考虑除FY00和FY01外其余无人机位置均略有偏差,利用贪婪算法并建立多目标规划模型,选择发射信号的无人机,使得每一架被动接收信号无人机位置偏差最小,进而总体圆形编队与规定圆周间的偏差达到最优解,从而得到调整方案。针对问题二,考虑到无人机不一定处于同一高度,所以在三维空间中建立直角坐标系。为避免误差较大,选取相邻三个无人机作为发射信号的无人机,采用动态规划及多目标优化模型依次找到无人机的最佳方位,从而得到调整方案。本文的特色在于将三角测量定位法、动态规划与多目标规划模型相结合,运用贪婪算法通过局部最优解来推导全局最优解,在保证求解精度的同时,极大减少了运算的时间和复杂程度,为日后无人机遂行编队飞行中的纯方位无源定位问题和定位调整问题提供了参考依据。

基于交叉定位法对无人机飞行的纯方位无源定位问题的研究

针对无人机编队飞行纯方位无源定位的问题,通过不同无人机所发射信号以及接受信号之间的角度,采用交叉定位法来进行定位不同编队类型的每一个无人机所在的位置,并使其调整到正确位置。根据纯方位无源定位模型,先确定整体飞行的形状,再重新编号,然后利用一条边建立新的三角形,让附近的点移动到目标位置即可完成调整,以此类推,所有无人机都可以调整到目标位置。

无人机遂行编队飞行中的纯方位无源定位

针对无人机集群在遂行编队飞行过程中如何保持编队队形的问题,采用纯方位无源定位算法构建定位模型,探讨如何依据队形特点自适应调节,并将该方案推广到其他队形场景.以较规则和简易的圆形无人机编队场景为切入点,在已知部分无人机位置信息和编号的前提下,建立基于纯方位无源定位模型.在实际场景中,大部分无人机的位置会因为设备或其他原因导致偏差,因此需要探讨自适应调整方案.最后,将圆形无人机编队场景的相关方案推广到锥形无人机编队场景.

基于遗传算法的无人机纯方位无源定位

为直观表示圆形编队无人机集群中各个无人机之间的相对位置,和便于后续问题的解决。我们分析了无人机之间的几何关系,将圆环上发射信号无人机的位置关系分为四类,并建立纯方位无源定位模型,以3架发射信号无人机之间连线的弦、方向角为圆周角确定3个圆,这3个圆的交点中距离待测无人机理想位置最短的,便是待定位无人机的实际位置。然后为明确无人机理想位置和实际位置的差距,我们建立偏差度指标,实现对无人机编队定位误差的形容。并在每次调整中,我们选择偏差度较小的无人机作为发射信号无人机。最后我们通过使用基于遗传算法改进的迭代法进行计算,经历14次调整后,我们发现无人机总体的平均偏差值变化十分平缓,所以认为此时已经达到较好的调整方案。

单站无源定位系统中EKF with u的应用

单站无源定位技术有着重要的军事应用价值。而辐射源方位的获取技术(比如干涉仪、比幅)相对成熟、可靠、实现成本较低,所以基于纯方位的无源定位技术得到了广泛研究及应用。本文采用带输入控制的卡尔曼滤波方法(EKF with u)对该定位系统进行了建模,初步探讨了系统估计和控制之间的交联问题。

反辐射导弹抗目标雷达关机方法和能力分析

对抗雷达关机是反辐射导弹(ARM)的一项重大关键技术。借助ARM方案弹道的平飞特性段,提出了采用纯方位无源定位(Bearing-Only)技术结合有控制输入的扩展卡尔曼滤波估计方法(EKF)解决ARM被动+捷联惯导复合制导方案为抗目标雷达关机所必须建立准确的惯性基准轴这一技术难题。仿真结果表明这种解决方案可以有效地增强ARM的抗关机能力。